中心議題：

• 固態(tài)繼電器的特點
• 如何正確使用固態(tài)繼電器

解決方案：

• 充分了解固態(tài)繼電器與傳統(tǒng)繼電器的不同
• 要求在關斷狀態(tài)沒有泄漏電流的應用最好使用電磁繼電器
• 固態(tài)繼電器象征著無失效工作次數(shù)有了數(shù)量級的改善
• 固態(tài)繼電器適應表面安裝生產(chǎn)，且比電磁繼電器更小、更輕，占據(jù)空間更少

固態(tài)繼電器可提供與電磁繼電器同樣的基本功能，但它們實際上是很不相同的器件，電磁繼電器使用物理觸點，而固態(tài)繼電器采用半導體器件來完成通斷任務。在固態(tài)繼電器中，沒有運動部件或觸點存在。

因此，兩種類型的繼電器的特性和設計也不相同。過去采用電磁繼電器的設計師將會發(fā)現(xiàn)固態(tài)繼電器的規(guī)范與傳統(tǒng)的繼電器理論和實踐有沖突。但是，只要遵循幾個簡單的原則，就可以順利地實現(xiàn)從電磁繼電器到固態(tài)繼電器的過渡

今天，當外行人看來幾乎所有電氣產(chǎn)品都是“固態(tài)”的時候，靠對線圈施加電壓使得器件從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)顯得有點過時了。但如果這的確是真的，就不會每年售出數(shù)以百萬只計的電磁繼電器用于各種不同的用途了。

對設計師而言，電磁繼電器較固態(tài)繼電器的普及率高的一個原因是其內(nèi)在的高隔離，高隔離對諸如通訊設備的應用尤為重要。如此高的隔離要求今天只有幾種固態(tài)開關才能達到，主要是使用MOSFET開關晶體管的器件。

此外，要求在關斷狀態(tài)沒有泄漏電流的應用最好使用電磁繼電器，因為所有的固態(tài)繼電器都有少許內(nèi)在的漏電流。電磁繼電器沒有漏電流，因為當觸點打開時，電流無法從一個觸點傳遞到另一個觸點。像儀器和測試之類的應用是漏電流在任何情況下都不允許的實例。然而，大多數(shù)的繼電器應用允許在固態(tài)繼電器中有微量的漏電流。

固態(tài)繼電器使用半導體執(zhí)行實際的切換，而不是觸點從一個位置到另一個位置的物理運動。因此，固態(tài)繼電器關鍵的技術(shù)要求與對電磁繼電器關鍵的技術(shù)要求很不相同。固態(tài)繼電器取消了許多傳統(tǒng)電磁繼電器中的技術(shù)要求。例如，觸點材料、觸點回跳和初始接觸電阻不再適用。

在典型的MOS LED型固態(tài)繼電器中，加在輸入端的信號使電流流過一只LED，LED發(fā)光照射一只光二極管，光二極管反過來產(chǎn)生一個與收到的光通量成正比的電壓。該電壓加到繼電器內(nèi)的一個控制電路上，使MOSFET上的柵極充電。當該電壓上升到器件的觸發(fā)門限時，MOSFET切換到導通狀態(tài)，接通負載。這種繼電器的隔離度高，因為在LED輸入端和產(chǎn)品的輸出端之間沒有物理聯(lián)系。其它類型的固態(tài)繼電器使用一只光耦合的SCR或三端雙向可控硅開關元件作為輸出器件。

就可靠性而言，固態(tài)繼電器象征著無失效工作次數(shù)有了數(shù)量級的改善。事實上，固態(tài)繼電器可以比安裝它們的設備更為耐久，只要它們在電路中的設計是正確的并且不超過最大額定值。其結(jié)果，固態(tài)繼電器甚至正在用于傳統(tǒng)的電磁繼電器的強項，如自動測試設備和PC板測試方面。

固態(tài)繼電器毫無疑問地是當前和未來的小型便攜計算和通訊設備的必然選擇。這是因為它們適應了表面安裝生產(chǎn)而且比電磁繼電器更小、更輕，占據(jù)空間更少。例如PCMEIA接口就不允許任何高外形的器件，因為其形狀是很薄的。

固態(tài)繼電器可以提供高達5KVdc的I/O隔離，并可控制0.05A80V水平的信號，并可處理高達4A的負載。它們的切換速度可高達納秒級，并且無噪聲。其性能不像電磁繼電器那樣，可保持在器件的壽命期內(nèi)不變化，這都是由于沒有運動和接觸部件不存在磨損的緣故。

電磁繼電器和固態(tài)繼電器的明顯差別之一是電磁繼電器給電路增加的電阻。由于電磁繼電器存在物理觸點，故其增加的電阻一般在毫歐的范圍。這一特點在許多應用中很有用，因為大的接觸電阻可以淹沒低電平信號。

雖然固態(tài)繼電器沒有接觸電阻，但它們的確具有“導通電阻”，其導通電阻可高達100Ω。這在某些應用中是一個缺點，但是總的來說，導通電阻在繼電器的壽命期內(nèi)極其穩(wěn)定，并且不會像電磁繼電器那樣發(fā)生變化。換句話說，如果設計上能允許較高的導通電阻，則固態(tài)繼電器對設計工程師是一個很有用處的可行的抉擇。對于某一族的通用繼電器，當最大工作電壓降低時，導通電阻也降低。然而，使用具有較低工作電壓的繼電器并不是降低導通電阻的唯一方式。有的繼電器可在任何給定電壓下都具有比通用繼電器低的導通電阻。但這些型號一般是以較高的輸出電容為代價。

如果應用要求切換高頻信號，應該使用具有低輸出電容的繼電器。這些產(chǎn)品具有切換速度高的優(yōu)點，通常是繼電器族中速度最高的。

當需要將多只繼電器并聯(lián)時，斷態(tài)漏電流就是一個重要的參數(shù)。因為所有的固態(tài)繼電器都允許在斷態(tài)有一些漏電流，故總的漏電流就會很大，即使由每只繼電器貢獻的漏電流很小。

當要用像熱電偶之類測量非常小的信號時，漏電流這個參數(shù)極其重要。例如通用繼電器的漏電流大約是1μA。如果將50個電路并聯(lián)，將產(chǎn)生50μA的總的漏電流。如果必須切換的電流是500μA，那么漏電流與信號電平的比是1∶10，這在某些場合下是不能接受的。如果選擇漏電流為10nA的繼電器，則總的漏電流為500nA(0.5μA)，即比為1000∶1。當用多個繼電器并聯(lián)切換小信號時，有必要規(guī)定固態(tài)繼電器的漏電流盡可能最低。現(xiàn)有的繼電器的漏電流達微微安(10－12A)的范圍，完全可以忽略不計，甚至當多個繼電器并聯(lián)起來排列時。

輸入靈敏度，即驅(qū)動繼電器所需的電流，規(guī)定的范圍可以很寬，從大概3mA低到0.5mA。該參數(shù)對電源的要求苛刻的應用，例如用電池工作的電腦和通訊設備是個關鍵。雖然采用較靈敏的光傳感器的繼電器比通用繼電器更為昂貴，但它們工作所需的電流大為減少，從而使終端產(chǎn)品的性能更佳。

最后，正像對于任何半導體類的器件那樣，在確定繼電器參數(shù)時保守一些極其重要，須記住有可能在應用中遇到最大電壓和電流。公認為明智的辦法是所要求的繼電器特性應超過會遇到的電壓和電流值。

總之，只有少數(shù)的電磁繼電器的傳統(tǒng)參數(shù)亦適用于固態(tài)繼電器。反之，固態(tài)繼電器有其獨特的要求，當這些要求被適當滿足時，可使一個給定的電路設計充分利用半導體解決方案所能提供的優(yōu)點。僅就可靠性而言，固態(tài)繼電器在工作壽命方面提供了巨大的改善機會，加上其他內(nèi)在的優(yōu)點，使得這種器件成為愈來愈多應用的首選。